Kan superkapasitorer bytte ut batterier i elektriske kjøretøy?
Artikler,  Kjøretøy enhet

Kan superkapasitorer bytte ut batterier i elektriske kjøretøy?

Elbiler og hybrider er fast forankret i hodet til den moderne bilisten som en ny runde i utviklingen av kjøretøyer. Sammenlignet med ICE-utstyrte modeller har disse kjøretøyene sine egne fordeler og ulemper.

Fordelene inkluderer alltid stille drift, samt fravær av forurensning under turen (selv om å lage ett batteri for et elektrisk kjøretøy i dag forurenser miljøet mer enn 30 års drift av en enkelt dieselmotor).

Den største ulempen med elektriske biler er behovet for å lade batteriet. I forbindelse med dette utvikler ledende bilprodusenter ulike alternativer for hvordan du kan øke batterilevetiden og øke intervallet mellom lading. En av disse alternativene er bruken av superkondensatorer.

Vurder denne teknologien ved å bruke eksemplet på en ny bilindustri - Lamborghini Sian. Hva er fordelene og ulempene med denne utviklingen?

Kan superkapasitorer bytte ut batterier i elektriske kjøretøy?

Nytt i markedet for elbiler

Når Lamborghini begynner å rulle ut en hybrid, kan du være trygg på at det ikke bare blir en kraftigere versjon av Toyota Prius.

Sian, debut for det italienske elektrifiseringsselskapet, er den første hybridbilen i produksjonen (hele 63 enheter) som bruker superkondensatorer i stedet for litiumionbatterier.

Kan superkapasitorer bytte ut batterier i elektriske kjøretøy?

Mange fysikere og ingeniører mener at dette er nøklene til elektrisk elektrisk mobilitet, ikke litiumionbatterier. Sian bruker disse til å lagre strøm og, når det er nødvendig, mate den til sin lille elektriske motor.

Fordelene med superkondensatorer

Superkondensatorer lader og frigjør energi mye raskere enn de fleste moderne batterier. I tillegg tåler de betydelig flere lade- og utladningssykluser uten å miste kapasitet.

I tilfelle Sian kjører superkondensatoren en 25 kilowatt elektrisk motor som er innebygd i girkassen. Det kan enten gi ekstra løft til 6,5-liters forbrenningsmotor på 12 hestekrefter V785, eller kjøre sportsbilen på egenhånd under lave hastighetsmanøvrer som parkering.

Kan superkapasitorer bytte ut batterier i elektriske kjøretøy?

Siden ladingen er veldig rask, trenger ikke denne hybriden å kobles til et stikkontakt eller ladestasjon. Superkondensatorer er fulladet hver gang kjøretøyet bremser. Batterihybrider har også gjenoppretting av bremsenergi, men det er tregt og hjelper bare delvis å forlenge den elektriske kjørelengden.

Superkondensatoren har et annet veldig stort trumfkort: vekt. I Lamborghini Sian legger hele systemet – den elektriske motoren pluss kondensatoren – bare 34 kilo til vekten. I dette tilfellet er økningen i kraft 33,5 hestekrefter. Til sammenligning veier Renault Zoe-batteriet alene (med 136 hestekrefter) rundt 400 kg.

Ulemper med superkondensatorer

Superkondensatorer har selvfølgelig også ulemper sammenlignet med batterier. Over tid akkumulerer de energi mye dårligere - hvis Sian ikke har syklet på en uke, er det ingen energi igjen i kondensatoren. Men det finnes også mulige løsninger på dette problemet. Lamborghini samarbeider med Massachusetts Institute of Technology (MIT) for å lage en ren elektrisk modell basert på superkondensatorer, det berømte Terzo Millenio (Third Millennium)-konseptet.

Kan superkapasitorer bytte ut batterier i elektriske kjøretøy?
bst

Lamborghini, som er i regi av Volkswagen-konsernet, er forresten ikke det eneste selskapet som eksperimenterer på dette området. Peugeot hybridmodeller har brukt superkondensatorer i årevis, det samme har Toyota og Hondas hydrogenbrenselcellemodeller. Kinesiske og koreanske produsenter installerer dem i elektriske busser og lastebiler. Og i fjor kjøpte Tesla Maxwell Electronics, en av verdens største superkondensatorprodusenter, et sikkert tegn på at i det minste Elon Musk tror på teknologiens fremtid.

7 viktige fakta for å forstå superkondensatorer

1 Hvordan batterier fungerer

Batteriteknologi er en av tingene vi lenge har tatt for gitt uten å tenke på hvordan det fungerer. De fleste innbiller seg at når vi lader, "heller" vi rett og slett strøm inn i batteriet, som vann i et glass.

Men et batteri lagrer ikke elektrisitet direkte, men genererer det bare når det er nødvendig ved en kjemisk reaksjon mellom to elektroder og en væske (oftest) som skiller dem, kalt en elektrolytt. I denne reaksjonen omdannes kjemikaliene i den til andre. Under denne prosessen genereres elektrisitet. Når de er fullstendig omdannet, stopper reaksjonen - batteriet er utladet.

Kan superkapasitorer bytte ut batterier i elektriske kjøretøy?

Men med oppladbare batterier kan reaksjonen også skje i motsatt retning – når du lader den starter energien den omvendte prosessen, som gjenoppretter de opprinnelige kjemikaliene. Dette kan gjentas hundrevis eller tusenvis av ganger, men det er uunngåelig tap. Over tid bygger parasittiske stoffer seg opp på elektrodene, så batterilevetiden er begrenset (vanligvis 3000 til 5000 sykluser).

2 Hvordan kondensatorer fungerer

Ingen kjemiske reaksjoner finner sted i kondensatoren. Positive og negative ladninger genereres utelukkende av statisk elektrisitet. Inne i kondensatoren er to ledende metallplater skilt av et isolerende materiale kalt dielektrikum.

Ladingen ligner veldig på å gni en ball i en ullgenser slik at den fester seg med statisk elektrisitet. Positive og negative ladninger akkumuleres i platene, og skillet mellom dem, som hindrer dem i å komme i kontakt, er faktisk et middel til å lagre energi. Kondensatoren kan lades og tømmes enda en million ganger uten å miste kapasitet.

3 Hva er superkondensatorer

Konvensjonelle kondensatorer er for små til å lagre energi - vanligvis målt i mikrofarader (millioner av farader). Dette er grunnen til at superkondensatorer ble oppfunnet på 1950-tallet. I deres største industrielle varianter, produsert av selskaper som Maxwell Technologies, når kapasiteten flere tusen farad, det vil si 10-20% av kapasiteten til et litiumionbatteri.

Kan superkapasitorer bytte ut batterier i elektriske kjøretøy?

4 Hvordan superkondensatorer fungerer

I motsetning til konvensjonelle kondensatorer, er det ingen dielektrikum. I stedet er de to platene nedsenket i en elektrolytt og atskilt med et veldig tynt isolerende lag. Kapasitansen til en superkondensator øker faktisk når arealet til disse platene øker og avstanden mellom dem reduseres. For å øke overflaten er de i dag belagt med porøse materialer som karbon-nanorør (så små at 10 milliarder av dem passer i en kvadratcentimeter). Separatoren kan bare være ett molekyl tykt med et lag med grafen.

For å forstå forskjellen, er det best å tenke på elektrisitet som vann. En enkel kondensator vil da være som et papirhåndkle som kan absorbere en begrenset mengde. Superkondensatoren er kjøkkensvampen i eksemplet.

5 batterier: Fordeler og ulemper

Batterier har en betydelig fordel - høy energitetthet, som gjør at de kan lagre relativt store mengder energi i et lite reservoar.

Imidlertid har de også mange ulemper - tung vekt, begrenset levetid, langsom lading og relativt langsom energifrigjøring. I tillegg brukes giftige metaller og andre farlige stoffer til produksjonen. Batterier er bare effektive over et smalt temperaturområde, så de må ofte avkjøles eller varmes opp, noe som reduserer deres høye effektivitet.

Kan superkapasitorer bytte ut batterier i elektriske kjøretøy?

6 superkondensatorer: fordeler og ulemper

Superkondensatorer er mye lettere enn batterier, deres levetid er uforlignelig lengre, de krever ingen farlige stoffer, de lader og frigjør energi nesten umiddelbart. Siden de nesten ikke har noen indre motstand, bruker de ikke energi for å fungere - effektiviteten deres er 97-98%. Superkondensatorer fungerer uten vesentlige avvik i hele området fra -40 til +65 grader Celsius.

Ulempen er at de lagrer betydelig mindre energi enn litiumionbatterier.

7 Nytt innhold

Selv de mest avanserte moderne superkondensatorene kan ikke erstatte batterier i elektriske kjøretøyer. Men mange forskere og private selskaper jobber med å forbedre dem. I Storbritannia jobber for eksempel Superdielectrics med et materiale som opprinnelig ble utviklet for produksjon av kontaktlinser.

Skeleton Technologies jobber med grafen, en allotropisk form for karbon. Ett lag ett atom tykt er 100 ganger sterkere enn høyfast stål, og bare 1 gram av det kan dekke 2000 kvadratmeter. Selskapet installerte grafen-superkondensatorer i konvensjonelle dieselvarebiler og oppnådde 32 % drivstoffbesparelser.

Til tross for at superkondensatorer ikke helt kan erstatte batteriet, er det i dag en positiv trend i utviklingen av denne teknologien.

Spørsmål og svar:

Hvordan fungerer en superkondensator? Den fungerer på samme måte som en høykapasitetskondensator. I den akkumuleres elektrisitet på grunn av statisk elektrisitet under polariseringen av elektrolytten. Selv om det er en elektrokjemisk enhet, finner ingen kjemisk reaksjon sted.

Hva er en superkondensator til? Superkondensatorer brukes til energilagring, startmotorer, i hybridbiler, som kilder til kortsiktig strøm.

Hvordan er en superkondensator forskjellig fra forskjellige typer batterier? Batteriet er i stand til å generere strøm av seg selv gjennom en kjemisk reaksjon. Superkondensatoren akkumulerer bare den frigjorte energien.

Hvor brukes superkondensatoren? Kondensatorer med lav kapasitet brukes i blitsenheter (helt utladet) og i ethvert system som krever et stort antall utladings-/ladesykluser.

Én kommentar

  • Aloysius

    Vennligst legg til hipercondeser Cons: "Eksploderer som en granat ved en kortslutning."

Legg til en kommentar